DE3433872A1

DE3433872A1 - LIGHTNING ARRESTER AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME

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Publication number: DE3433872A1
Application number: DE19843433872
Authority: DE
Inventors: Angel Terrassa Barcelona Illa Arnau
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-09-19
Filing date: 1984-09-14
Publication date: 1985-03-28
Also published as: ES526264A0; ES8406003A1; GB2146851B; FR2552277A1; FR2552277B1; GB2146851A; US4565900A; GB8420012D0

Description

Blitzableiter und Verfahren zur Herstellung desselbenLightning rod and method of making the same

Zum Verständnis des Standes der Technik auf dem Gebiet des Blitzableiterbaus wird nachstehend der Mechanismus der Bildung von elektrischen Entladungen bei Gewittern beschrieben, deren Ableitung die Aufgabe der Blitzableiter ist.To understand the state of the art in the field of The mechanism of the formation of electrical discharges during thunderstorms is described below. the derivation of which is the task of the lightning rod.

Die Erfahrung lehrt, daß. das Phänomen der Bildung uon elektrischen Entladungen auf eine Anhäufung uon li/assertropfen, die elektrisch aufgeladen werden, in gasförmigem Zustand im Inneren einer Wolke zurückzuführen ist. Die wahrscheinlichste Verteilung der elektrischen Aufladungen im Inneren der Wolken ist weder"zufällig noch ungeordnet; experimen-3Q teil wurde uielmehr nachgewiesen, daß sich die negativ/en Ladungen im unteren und mittleren Bereich der Wolke konzentrieren, während der gesamte obere Teil positiv/ aufgeladen ist.Experience teaches that. the phenomenon of the formation of electric Discharges on an accumulation of li / water drops, that are electrically charged can be traced back in a gaseous state inside a cloud. The most likely Distribution of the electrical charges in the interior of the clouds is neither "random nor disordered; experimen-3Q Rather, it has been demonstrated that the negative / s Concentrate charges in the lower and middle area of the cloud, while the entire upper part is positive / charged.

Aus den obigen Ausführungen geht herv/or, daß die Wolke eigentlich einen riesigen, elektrostatische Aufladungen erzeugenden Generator darstellt.From the above it follows that the cloud is actually a huge generator that creates electrostatic charges.

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Die Entladung stellt sich ein, sobald sich in der Luftschicht zwischen der Wolke und der Erde ein elektrisches Feld aufbaut; die Unterseite der Wolke und die nächstgelegene Erdoberfläche wirken also wie die Platten eines gigantischen Kondensators, dessen Dielektrikum die erwähnte Luftschicht zwischen der Wolke und der Erdoberfläche ist, auf der, bedingt durch elektrostatische Induktion, sich die positiven Ladungen ansammeln.The discharge occurs as soon as there is an electrical energy in the layer of air between the cloud and the earth Field builds; the bottom of the cloud and the closest surface of the earth act like the plates of a gigantic one Capacitor, the dielectric of which is the aforementioned layer of air between the cloud and the surface of the earth, on which, due to electrostatic induction, the positive charges accumulate.

Ausgehend von der Unterseite der Wolke mit ihrer größeren Anhäufung negativer Ladungen ist der Weg, den die Ladungen beschreiben, vielfältig gewunden und verzweigt, wobei manchmal gleichzeitig noch andere Ladungsabgänge stattfinden; diese Ausbreitung der negativen Ladungen von der Wolke zur Erde hin geht lautlos unter schwachen Lichterscheinungen vor sich. Sobald sich die Ausläufer des Funkens der Erdoberfläche nähern, auf der sich große Anhäufungen positiver Ladungen gebildet haben, steigt von einem bestimmten Punkt des Geländes mit hochkonzentrierter Aufladung eine entsprechende Strömung positiver Ladungen nach oben auf.Starting from the bottom of the cloud with its larger accumulation of negative charges is the path that the charges take describe, twisted and branched in many ways, with other charge discharges sometimes taking place at the same time; this spread of negative charges from the cloud to the earth goes silently under weak light phenomena in front of you. As soon as the foothills of the spark approach the surface of the earth, on which large accumulations become more positive If charges have formed, a corresponding charge rises from a certain point on the terrain with a highly concentrated charge Flow of positive charges upwards.

Das Zusammentreffen der vom Boden aufsteigenden positiven Ladungen mit den von der Wolke kommenden negativen Ladungen führt zur Entladung in einer Höhe von 15 bis 50 Metern, wodurch eine intensive Lichterscheinung und Donner hervorgerufen werden. Bei dieser Entladung werden die größten Stromstärken freigesetzt, auf denen basierend die für den Schutz von Gebäuden bestimmten Einrichtungen zu berechnen sind. Die bisher bekannte Art des Gebäudeschutzes ist dieThe meeting of the positives rising from the ground Charges with the negative charges coming from the cloud lead to discharge at a height of 15 to 50 meters, whereby an intense light appearance and thunder are caused. During this discharge the largest Amperages released, based on which to calculate the facilities intended for the protection of buildings are. The previously known type of building protection is

go Anbringung von Blitzableitern vom Typ Franklin oder auch von radioaktiven Blitzableitern, deren Funktionsweise allgemein bekannt ist und den heutigen Stand der Technik auf diesem Gebiet darstellen.go Installation of lightning rods of the Franklin type or also of radioactive lightning rods, the functionality of which is well known and the current state of the art represent this area.

Die Herstellung von radioaktiven Blitzableitern ergab sich seinerzeit aus der Notwendigkeit, dem Blitzableiter eine vorbeugende Funktion im Sinne einer Verhinderung atmosphäri-The manufacture of radioactive lightning rods arose from the necessity to use a lightning rod preventive function in the sense of preventing atmospheric

scher .elektrischer Entladungen zu verleihen, wozu Einrichtungen vom Typ Franklin nicht in der Lage sind. Die vorbeugende Funktionsweise des radioaktiven Blitzableiters wird durch eine künstliche Erregung der Atmosphäre durch den Ausstoß positiver Ionen provoziert, wobei mehr Ionen abgegeben werden, als die normale Spitze eines Franklin-Blitzableiters verbreiten könnte, um auf diese Weise die elektrischen Aufladungen in der Wolke zu neutralisieren.shear .electrical discharges, including facilities Franklin-type are unable to. The preventive functioning of the radioactive lightning rod will provoked by an artificial excitation of the atmosphere by the ejection of positive ions, whereby more ions are given off than the normal tip of a Franklin lightning rod could be spread to this way the electrical To neutralize charges in the cloud.

Allerdings werfen der Bau und die Anbringung radioaktiver Blitzableiter wegen der verbindlich vorgeschriebenen Vorsichtsmaßnahmen beim Umgang mit radioaktiven Materialien nicht nur aus gesetzlicher Sicht, sondern auch im Hinblick auf die notwendigen Sicherheitsvorkehrungen gewisse Probleme auf.However, the construction and installation of radioactive lightning rods throw due to the mandatory precautionary measures when dealing with radioactive materials not only from a legal point of view, but also from a point of view on the necessary safety precautions on certain problems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Blitzableiter einfacher Bauart zu schaffen, der die aufgezeigten Wachteile vermeidet und ein besseres Auffangen atomosphärischer elektrischer Entladungen hoher Spannung ermöglicht und somit für den Anwender und seine zu schützenden Einrichtungen eine größere Sicherheit gewährleistet.The invention is based on the object of creating a lightning arrester of a simple design, which the indicated Avoids guard parts and enables better interception of atomospheric electrical discharges of high voltage and thus guarantees greater security for the user and the equipment to be protected.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine zusätzliche atmosphärische Vorrichtung mit proportionaler Funktionsweise und dielektrischem Träger zur Herbeiführung einer elektrischen Prävention durch umfangreiche Erregung der atmosphärischen Elektrizität mittels eines Beschleunigers mit Ablenkflügeln oder Deflektoren, ver-QQ sehen mit Bohrungen - all dies in radialer Anordnung - sowie Flügel aus dielektrischem Material, auf denen zahlreiche Stifte befestigt und mittig in den Bohrungen ausgerichtet sind, wodurch ein Potentialunterschied zwischen der Mittelstange und den Ablenkflügeln mit ihrer positiven gg Ladung und den negativ aufgeladenen Stiften entsteht, der umso größer wird, je höher das Gefälle der atmosphärischen Aufladung und damit die Wahrscheinlichkeit der Entstehung eines Blitzes ist, wobei der Potentialunterschied die An-This object is achieved according to the invention by an additional atmospheric device with proportional operation and dielectric support for induction an electrical prevention by extensive excitation of atmospheric electricity by means of a Accelerator with deflectors or deflectors, ver-QQ see with bores - all this in a radial arrangement - as well as wings made of dielectric material on which numerous Pins are attached and centered in the holes, creating a potential difference between the center bar and the deflector vanes with their positive gg charge and the negatively charged pins that arise The greater the gradient of the atmospheric charge and thus the likelihood of occurrence, the greater it becomes of lightning, where the potential difference is the

zahl der zwischen der Mittelstange, den Ablenkflügeln und den Stiften befindlichen Ionen und Elektronen erhöht, u/as eine stoßweise Ionisierung und folglich eine zur Gewitterwolke hin ausgerichtete Ionenströmung hervorruft, die um so intensiv/er ist, je wahrscheinlicher die Entstehung eines Blitzes wird.number of between the center bar, the deflectors and The ions and electrons located in the pins are increased, among other things an intermittent ionization and consequently one to the thundercloud causes directed ion flow, which is all the more intense, the more likely the formation of a Lightning will.

Dieser Blitzableiter wird erfindungsgemäß dadurch hergestellt, daß zuerst die Mittelstange mit einer Unterlage uerschraubt und dann diese mit dem oben und unten offenen Zylinder abgedeckt wird, wonach in radialer Anordnung die mit den Bohrungen v/ersehenen Ablenkflügel oder Deflektoren montiert und mit Hilfe von Schrauben auf der Unterlage unbeweglich,befestigt werden, worauf auf der Unterlage die dielektrischen Flügel mit ihren zahlreichen Stiften angebracht werden, die untereinander durch ein Flacheisen verbunden und ebenfalls radial angeordnet sind, so daß die Spitzen der Stifte in den Bohrungen zentriert sind, wobei zur Befestigung der Flügel auf der Unterlage Schrau-^Den dienen, während zum Schutz der gesamten Vorrichtung gegen liiitterungseinflüsse Abdeckungen mit Hilfe von Schrauben angebracht werden.This lightning arrester is manufactured according to the invention by first screwing the central rod with a base and then covering it with the cylinder open at the top and bottom, after which the deflector vanes or deflectors provided with the holes are mounted in a radial arrangement and with the help of screws on the Base immovable, are attached, after which the dielectric wings with their numerous pins are attached to each other by a flat iron and are also arranged radially so that the tips of the pins are centered in the bores, for fastening the wings on the base screw ^Den serve as are installed to protect the entire device against liiitterungseinflüsse covers by means of screws.

Die Bauweise des Blitzableiters mit proportionaler Funktionsweise, welche Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, beinhaltet einen dielektrisch getragenen atmosphärischen Beschleuniger, mit dessen Hilfe der Blitzableiter in die Lage versetzt wird, eine wesentlich größere Menge an Elektrizität in der Atmosphäre zu verbreiten. Diese elekng trische Prävention erleichtert das Auffagen der Entladung, die dann mittels eines herkömmlichen Systems zum Erdboden hin abgeleitet wird.The construction of the lightning rod with proportional functionality, which forms the subject of the present invention includes a dielectrically supported atmospheric Accelerator, with the help of which the lightning rod is able to produce a much larger amount to spread electricity in the atmosphere. This elekng Tric prevention makes it easier to detect the discharge, which is then brought to the ground by means of a conventional system is derived.

Beim Bau des Blitzableiters wird zuerst eine herkömmliche, „p. spitze, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl bestehende Stange mechanisch und elektrisch mit einem Stromleiter aus Kupfer verbunden, der seinerseits die Stange direkt mit der Erde verbindet, wobei der Stange das positive Potential zufällt.When building the lightning rod, a conventional “p. pointed rod, preferably made of stainless steel mechanically and electrically connected to a copper conductor, which in turn connects the rod directly to earth connects, whereby the rod receives the positive potential.

Die Stange wird mit einem Element bzw. einer Unterlage verschraubt, auf der alle weiteren Elemente montiert sind. Diese Unterlage wird mit einem Zylinder aus rostfreiem Stahl abgedeckt, der zusammen mit den beiden am Schluß anzubringenden Abdeckungen dazu dient, die Apparatur gegen Witterungseinflüsse zu schützen. Hierauf wird der Beschleuniger installiert, der aus einer metallischen, radialen Ablenkvyorrichtung mit mehreren Flügeln (Def lektoren) besteht, in denen zahlreiche Bohrungen angebracht und die mittels Schrauben elektrisch an die Mittelstange angeschlossen sind. Durch diese Bohrungen werden die Flügel mit der.Unterlage verbunden und elektrisch an die Mittelstange angeschlossen, so daß der Beschleuniger ein positives Potential aufweist.The rod is screwed to an element or a base, on which all other elements are mounted. This pad comes with a stainless steel cylinder Steel covered, which, together with the two covers to be attached at the end, serves to counter the apparatus To protect the weather. The accelerator is then installed, consisting of a metallic, radial There is a deflection device with several wings (def lectors), in which numerous holes are made and which are electrically connected to the central pole by means of screws are. Through these holes, the wings are connected to the base and electrically to the central rod connected so that the accelerator has a positive potential.

Danach wird - ebenfalls in radialer Anordnung - der eigentliche atmosphärische Beschleuniger angebracht, der ein aus mehreren Flügeln aus dielektrischem Material bestehendes Dielektrikum darstellt, das entsprechend der oben beschriebenen Anordnung durch Schrauben mit der Unterlage verbunden ist und zu dem zahlreiche Erreger in Form kleiner Stifte gehören, die dergestalt mit dem Dielektrikum verbunden sind, daß sie auf den gedachten Mittelpunkt der in den Deflektorflügein vorgenommenen Bohrungen ausgerichtet sind.Then - also in a radial arrangement - the actual atmospheric accelerator is attached, the one off represents a plurality of blades made of dielectric material dielectric material corresponding to that described above Arrangement is connected by screws with the base and to which numerous pathogens in the form of small pins belong, which are connected to the dielectric in such a way that they point to the imaginary center of the in the Deflector wings are aligned in holes made.

Die Anbringung der Bohrungen und der Erreger ist ebenfalls radial.The attachment of the holes and the exciter is also radial.

Da der atmosphärische Erreger auf einem dielektrischen Träger fest angebracht ist, übernimmt er permanent das Poten-QQ tial der ihn umgebenden Atmosphäre; d.h., sein Potential ist angesichts obiger Ausführungen negativ.Since the atmospheric exciter is permanently attached to a dielectric carrier, it permanently takes over the Poten-QQ tial of the atmosphere surrounding it; i.e., its potential is negative in view of the above.

Dadurch, daß das Potential der Mittelstange wie auch der Deflektoren positiv und dasjenige der Erreger negativ ist, ge ergibt sich ein Potentialunterschied, der um so größer ist, je mehr das Gefälle des atmosphärischen Potentials anwächst, d.h., je näher der Moment der Entstehung eines Blitzes rückt.Because the potential of the central rod as well as the deflectors is positive and that of the pathogen is negative, ge there is a potential difference, which is all the greater is, the more the gradient of the atmospheric potential increases, i.e., the closer the moment of the creation of a Lightning moves.

Dieser Potentialunterschied führt zu einer enormen Beschleunigung der zwischen den beiden Einheiten befindlichen Ionen und Elektronen, bis schließlich eine Stoßionisierung und damit eine Ionenströmung zur Wolke hin hervorgerufen ujird. Die prinzipiellen Verbesserungen am Bau und damit die hervorragenden Eigenschaften dieses Blitzableiters bestehen demnach in der Erzeugung einer Ionisierung, die umso intensiver ist, je wahrscheinlicher die Entstehung eines Blitzes wird, weshalb hier von proportionaler Funktionsweise gesprochen wird.This potential difference leads to an enormous acceleration of the ions between the two units and electrons, until finally an impact ionization and thus an ion flow towards the cloud is caused. The principal improvements to the construction and thus the excellent Properties of this lightning arrester consist in the generation of ionization, which is all the more intense is, the more likely it is that lightning will occur, which is why we speak of proportional functionality here will.

Nachstehend ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die schematischen Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben; es zeigen:Below is a preferred embodiment of the invention for example described in more detail with reference to the schematic drawings; show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Blitzableiters ;Fig. 1 is a side view of the lightning arrester according to the invention ;

Fig. 2 eine Draufsicht nach Fig.1;
Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht der Fig. 1.FIG. 2 is a plan view according to FIG. 1;
FIG. 3 is an enlarged partial view of FIG. 1.

Der Bau des Blitzableiters beginnt mit der Anbringung der Stange 10 auf der Unterlage 11. Danach wird diese mittels des unten offenen Zylinders 20 abgedeckt .und anschließend werden auf der Unterlage 11 die Ablenkflügel oder Deflektoren 12 montiert, die mit radial angeordneten Bohrungen 13 versehen werden und durch Schrauben 14 mit der Unterlage 11 verbunden sind. Daraufhin erfolgt die Anbringung des aus einer entsprechenden Anzahl von Flügeln 15 aus dielektrischem Material bestehenden Beschleunigers, wäh-The construction of the lightning rod begins with the attachment of the rod 10 on the base 11. This is then by means of of the cylinder 20 open at the bottom. And then the deflector vanes or deflectors 12 are mounted on the base 11, the bores with radially arranged holes 13 and are connected to the base 11 by screws 14. The attachment then takes place of the accelerator consisting of a corresponding number of blades 15 made of dielectric material, while

gO rend sich auf diesen Flügeln zahlreiche kleine Stifte 16 befinden, die auf den Mittelpunkt der Bohrungen 13 hin ausgerichtet und untereinander durch ein Flacheisen 21 verbunden sind.There are numerous small pins 16 on these wings which are aligned with the center point of the bores 13 and are connected to one another by a flat iron 21 are connected.

gc Wie die Flügel 15, die über Schrauben 17 mit der Unterlage 11 verbunden werden, sind auch diese Stifte radial angeordnet. Schließlich gehören zu der Vorrichtung noch die beiden - oberen und unteren - Abdeckungen 18, diegc Like the wings 15, which are attached to the base via screws 17 11 are connected, these pins are also arranged radially. Finally, the device also includes the two - upper and lower - covers 18, the

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mittels Schrauben 19 an dem Flügel 12 befestigt werden und zusammen mit dem Zylinder 20 zum Schutz des Mechanismus gegen üJitterungseinflüsse dienen.fastened to the wing 12 by means of screws 19 and together with the cylinder 20 to protect the mechanism serve against weathering influences.

Die erfindungsgemäße Bauweise macht es leicht verständlich, daß der Zweck der elektrischen Prävention unabhängig von der Anzahl der Flügel der Ablenkvorrichtung bzw. des Dielektrikums sowie von ihrer Länge, Form und den Bohrungen in den Deflektoren erfüllt wird. 10The construction according to the invention makes it easy to understand that the purpose of electrical prevention is independent of the number of wings of the deflector or dielectric as well as their length, shape and the holes in the deflectors. 10

Claims

1. Lightning rod, characterized by an additional atmospheric device with proportional operation and dielectric substrate for effecting electrical prevention by extensive excitation of the atmospheric electricity by means of an accelerator with deflectors or deflectors (12) provided with holes (13) - all of this in a radial arrangement - as well as wings (15) made of dielectric material on which numerous Pins (16) attached and in the middle of the bores (13) are aligned, causing a potential difference between the central rod (10) and the deflector vanes (12) with their positive charge and the negatively charged pins

(16) arises, which becomes larger the higher the gradient the atmospheric charge and thus the likelihood of a lightning strike, where the potential difference is the number of those located between the central rod (10), the deflector vanes (12) and the pins (16) Ions and electrons increased, resulting in intermittent ionization and consequently directed towards the thundercloud Causing ion flow, which is the more intense, ever lightning is more likely to occur.

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2. A method for producing a lightning arrester according to claim 1, characterized in that first the central rod (1O) screwed with a pad (11) and then this with the top and bottom open cylinder (20) is covered, after which in a radial arrangement with the bores (13) provided deflector vanes or deflectors (12) and immovable with the help of screws (14) on the base (11) are attached, whereupon on the base (11) the dielectric wings (15) with their numerous pins

(16) are attached, which are connected to each other by a flat iron (21) and also arranged radially, so that the tips of the pins (16) are centered in the bores (13), with the attachment of the wing (15) on the base (11) screws (17) are used while protecting the entire device against the elements Covers (18) with the help of which screws (19) are attached.